DE10112499A1 - Resonatoreinrichtung, insbesondere Mikrowellenresonatoreinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Resonatoreinrichtung, insbesondere eine Mikrowellenresonatoreinrichtung, insbesondere für die Prüfung einer Materialmenge, insbesondere eines Materialstromes (3), der tabakverarbeitenden Industrie auf Vorhandensein wenigstens eines Fremdmaterials und/oder für die Erfassung der Masse, Dichte und/oder Feuchte der Materialmenge (3), mit einem Resonatorgehäuse (4) und einer Durchtrittsöffnung (10) für die Materialmenge (3). DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Resonatoreinrichtung wenigstens ein die Energiedichte von elektromagnetischen Wellen vergrößerndes Element (21) umfaßt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Resonatoreinrichtung, insbesondere eine Mikrowellenresonatoreinrichtung, insbesondere für die Prüfung einer Materialmenge, insbesondere eines Materialstromes, der tabakverarbei­ tenden Industrie auf Vorhandensein wenigstens eines Fremdmaterials und/oder für die Erfassung der Masse, Dichte und/oder der Feuchte der Materialmenge oder des Materialstroms, mit einem Resonatorgehäuse und einer Durchtrittsöffnung für die Materialmenge oder den Materialstrom.

Eine entsprechende Resonatoreinrichtung bzw. ein Reso­ natorgehäuse für Mikrowellen ist aus der DE 198 54 550 A1 der Anmelderin bekannt. In diesem Dokument wird ein von einem Strang der tabakverarbeitenden Industrie durchsetztes Resonatorgehäuse beschrieben, dem Mikro­ wellen zwecks Erfassung der Masse und/oder Feuchte des Strangmaterials zugeführt sind. Der mit diesem Resona­ torgehäuse verfolgte Zweck besteht darin, die Meßgenau­ igkeit und ggf. Meßempfindlichkeit bei der Erfassung der Masse und/oder Feuchte von Füllermaterialien von Strän­ gen der tabakverarbeitenden Industrie zu verbessern. Dieses wird gem. der DE 198 54 550 A1 dadurch erreicht, daß das Gehäuse zumindest teilweise aus einem Material mit einem niedrigen Ausdehnungskoeffizienten besteht, so daß bei entsprechender Temperaturschwankung das Gehäuse eine im wesentlichen gleiche Größe behält. Der Verbes­ serung der Meßgenauigkeit dient es auch, wenn die Tempe­ ratur des Resonatorgehäuses auf einen konstanten Wert geregelt wird. Schließlich ist es gem. diesem Dokument vorteilhaft, wenn die Wände des Innenraumes des Gehäuses zumindest teilweise mit einem korrosionsbeständigen Me­ tall beschichtet sind oder aus einem derartigen Metall bestehen. Hierdurch lassen sich die Meßgenauigkeiten bei der Masse und/oder Feuchteerfassung der o. g. Materialien erheblich verbessern.

Aus der DE 101 00 664.0 der Anmelderin ist ferner ein Verfahren zum Prüfen eines Produktionsmaterials bzw. einer Materialmenge bekannt, die hauptsächlich ein Produktionsmaterial enthält, wobei das Vorhandensein eines Fremdmaterials in dieser Menge geprüft wird, und wobei ein Mikrowellenfeld erzeugt wird, die Material­ menge in den Wirkbereich des Mikrowellenfeldes einge­ bracht und die Beeinflussung des Mikrowellenfeldes analysiert wird, wobei die Ist-Werte einer ersten und einer zweiten charakteristischen Größe des Mikrowellen­ feldes gleichzeitig gemessen werden, wobei ein zuläs­ siger Wertebereich für diese Ist-Werte vorgegeben wird, und wobei geprüft wird, ob die Ist-Werte in dem zulässigen Wertebereich liegen und wobei ein Signal erzeugt wird, wenn die Ist-Werte nicht in dem zulässigen Werte­ bereich liegen. Als Größe des Mikrowellenfeldes werden im Rahmen der Anmeldung sowohl reale Größen des erzeug­ ten Mikrowellenfeldes, wie Amplitude und Phase, bezeich­ net als auch Größen eines das Mikrowellenfeld führenden Bauteiles, wie z. B. die Resonanzfrequenz und die Band­ breite eines Resonators, in dem sich das Mikrowellenfeld ausbreitet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Resona­ toreinrichtung anzugeben, die insbesondere für das in der DE 101 00 664.0 angegebene Verfahren geeignet ist, und ferner die Empfindlichkeit eines entsprechenden Ver­ fahrens zur Bestimmung, ob ein Fremdmaterial in einem Materialstrom enthalten ist und/oder für die Erfassung der Masse, Dichte und/oder der Feuchte des Material­ stromes oder der Materialmenge zu erhöhen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Resonatoreinrich­ tung, insbesondere eine Mikrowellenresonatoreinrichtung, insbesondere für die Prüfung einer Materialmenge, ins­ besondere eines Materialstromes, der tabakverarbeitenden Industrie auf Vorhandensein wenigstens eines Fremdma­ terials und/oder für die Erfassung der Masse, Dichte und/oder der Feuchte der Materialmenge oder des Materi­ alstroms, mit einem Resonatorgehäuse, das eine Durch­ trittsöffnung für die Materialmenge oder den Material­ strom aufweist, wobei die Materialmenge wenigstens teilweise in einem Prüfbereich, der insbesondere in der Resonatoreinrichtung angeordnet ist, überführbar ist, wobei wenigstens ein die Energiedichte von elektroma­ gnetischen Wellen erhöhendes Element vorgesehen ist, und wobei die Energiedichte in wenigstens einem Teil des Prüfbereichs erhöhbar ist.

Durch diese Maßnahme ist es möglich, eine Art Bündelung der elektromagnetischen Wellen in dem Prüfbereich zu erzielen, wodurch ein erhöhter Fluß der entsprechenden Wellen wie insbesondere Mikrowellen durch das zu unter­ suchende Material bzw. den Bereich des zu untersuchenden Materialstromes fließt. Damit ist eine erhöhte Empfind­ lichkeit bei der Messung der Masse, Dichte und/oder der Feuchte des Materialstroms und/oder der Prüfung, ob ein Fremdmaterial vorhanden ist, gegeben, ohne daß mehr Energie in die Resonatoreinrichtung eingekoppelt werden müßte. Im Rahmen dieser Erfindung bedeutet die Energie­ dichte von elektromagnetischen Wellen zu vergrößern bzw. zu erhöhen, auch insbesondere, daß diese Wellen gebün­ delt, fokussiert, verengt bzw. verdichtet werden. Bei den elektromagnetischen Wellen handelt es sich vorzugs­ weise um Mikrowellen. Vorzugsweise ist ein Materialstrom durch die erfindungsgemäße Resonatoreinrichtung prüfbar. Die Materialmenge ist vorzugsweise ein Materialstrom. Im Rahmen dieser Erfindung umfaßt der Begriff Prüfbereich insbesondere auch den Begriff Meßbereich.

Vorzugsweise umfaßt das Element einen Leitungsresonator mit wenigstens einer als Elektrode fungierenden Endflä­ che. Durch Verwendung eines Leitungsresonators, ist es möglich, auf einfache Art und effektive Weise die in den Resonator eingekoppelten Wellen zu bündeln, wobei insbesondere die Wellen bzw. das entsprechende Feld aus der Endfläche gebündelt austritt.

Vorzugsweise ist eine Einkoppelantenne und eine Auskop­ pelantenne vorgesehen, die vorzugsweise symmetrisch in der Resonatoreinrichtung angeordnet sind. Ferner sind die Anennen vorzugsweise in der Nähe einer Stelle des Leitungsresonators angeordnet, an der die Kopplung vermittelnde Feldkomponente eine hohe Amplitude, vor­ zugsweise ein Maximum aufweist.

Eine besonders gute Kopplung der auf das Element einge­ koppelten Wellen und von dem Element ausgekoppelten Wellen ist dann gegeben, wenn vorzugsweise das Element in einem Hohlraum der Resonatoreinrichtung beabstandet zu den den Hohlraum begrenzenden Wänden angeordnet ist.

Ein besonders effektives Verfahren zum Prüfen des Materialstromes ist dann möglich, wenn die wenigstens eine Endfläche in der Nähe des Materialstroms oder der Materialmenge bzw. des Prüfbereichs angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Größe der Endfläche kleiner als der Bereich des Materialstroms, der sich in der Resonator­ einrichtung in einem Prüfbereich befindet, wobei eine Querschnittsfläche, die im wesentlichen parallel zur Endfläche ist, Berücksichtigung findet. Hierbei ist der Materialstrom bspw. im Falle eines Materialstroms der tabakverarbeitenden Industrie ein Tabakstrom, der vorzugsweise mit einem Umhüllungsmaterial, wie Papier, umhüllt ist, also ein Zigarettenstrang, dessen Durch­ messer i. d. R. im Bereich von etwa 6 bis ca. 10 mm liegt. Die Größe der Endfläche, die bspw. im wesentlichen rechteckig sein kann, ist vorzugsweise kleiner als 1/10 der auf eine Wand der Resonatoreinrichtung zu projezie­ rende Fläche des Materialstroms. Hierunter ist bspw. ein Flächenverhältnis gemeint, wie in Fig. 2 dargestellt ist, wobei die in Fig. 2 dargestellte Querschnittsfläche des Zigarettenstrangs im Hohlraum 7 als maßgebliche Fläche gemeint ist.

Vorzugsweise ist der Leitungsresonator ein Metall­ streifen oder ein dünner Quader aus Metall, der in Richtung des Prüfbereichs eine Endfläche aufweist. Wenn vorzugsweise wenigstens eine Innenwand des Resonatorge­ häuses als Elektrode, insbesondere als Gegenelektrode zur Endfläche, dient, kann das elektromagnetische Wellenfeld zwischen der Endfläche des Metallstreifens und dieser Innenwand aufgebaut werden, so daß ein defi­ nierter eng begrenzter Meßbereich gegeben ist.

Vorzugsweise sind zwei Endflächen vorgesehen, die auf den Prüfbereich ausgerichtet sind. Wenn zwei Endflächen vorgesehen sind, wobei diese insbesondere gegenüberlie­ gend angeordnet sind, so daß der Materialstrom durch den Raum zwischen den Endflächen bewegbar ist, ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Resonatorein­ richtung gegeben. Bei dieser Ausführungsform der Reso­ natoreinrichtung ist eine besonders gleichmäßige Bünde­ lung der Wellen gegeben, wobei insbesondere eine sehr hohe Energiedichte möglich ist. Vorzugsweise ist der Leitungsresonator ein offener Ring. Ferner vorzugsweise sind die beiden Endflächen im wesentlichen parallel zueinander, wodurch die Homogenität des Wellenfeldes weiter erhöht wird.

Wenn das eine Element wenigstens teilweise aus einem Material mit einem niedrigen Ausdehnungskoeffizienten, insbesondere bezüglich der Temperatur, besteht, sind sehr verläßliche und genaue Messungen möglich. Wenn ferner vorzugsweise das wenigstens eine Element mit einem korrosionsbeständigen Material, insbesondere einem Metall, beschichtet ist und/oder wenigstens teilweise aus einem solchen besteht, ist eine entsprechende Langlebigkeit der Resonatoreinrichtung gegeben.

Im folgenden wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen die Erfindung näher erläutert, wobei zur Offenbarung aller nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten auf die Zeichnung verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Resonatorgehäuse in einer Aufsicht,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Resonatorgehäuse aus Fig. 1 entlang der Schnittlinie A-A,

Fig. 3 einen Querschnitt eines Resonatorgehäuses gem. einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung, und

Fig. 4 einen Querschnitt des Resonatorgehäuses der Fig. 3 entlang der Schnittlinie C-C in Seiten­ ansicht.

In den folgenden Figuren sind jeweils dieselben Bezugs­ ziffern für gleiche Elemente verwendet worden, so daß von einer erneuten Vorstellung dieser Elemente abgesehen wird.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Resonatorge­ häuse 4 in einer Aufsicht, wobei diese entlang der Pfeile B am Schnitt B-B der Fig. 2 zu betrachten ist. Es sind nur einige Merkmale in Fig. 1 dargestellt. Einige Merkmale, die in Fig. 2 dargestellt sind, wurden der Übersichtlichkeit halber in Fig. 1 nicht eingezeichnet. Ein Hohlzylinder 6 aus Metall, der vorzugsweise zumin­ dest von innen mit einer Goldschicht 12 versehen ist, grenzt das Resonatorgehäuse 4 ein. In der Mitte des Hohlzylinders 6 ist ein Pfosten 19 dargestellt, der auch mit einer Goldschicht 12 belegt ist. Sowohl der Hohlzy­ linder 6 als auch der Pfosten 19 sind im Querschnitt dargestellt. In einer Ansicht ist in dem Innenraum 7 bzw. Hohlraum 7 ein Leitungsresonator 21 dargestellt, der ein offener Ring ist und zwei Endflächen 20 auf­ weist. Ferner ist eine Durchtrittsbohrung 10 für den Durchtritt eines Zigarettenstrangs 1 dargestellt.

In Fig. 2 ist der Zigarettenstrang 1 dargestellt, der teilweise aufgebrochen ist und sich in Richtung des Pfeils 5 bewegt. Der Zigarettenstrang 1 besteht aus einem Füller 3 aus Schnittabak und einer Umhüllung 2 aus Zigarettenpapier. Der Zigarettenstrang 1 durchsetzt ein Resonatorgehäuse 4, dem Mikrowellen zwecks Erfassung der Masse, Dichte und/oder Feuchte des Füllers bzw. zwecks der Ermittlung, ob ein Fremdmaterial in dem Füller vorhanden ist, zugeführt werden. Das Resonatorgehäuse 4 weist einen Hohlkörper in Form eines Hohlzylinders 6 auf, dessen Innenraum 7 symmetrisch zu dem Zigaretten­ strang 1 angeordnet ist. An dem Hohlzylinder ist ein Deckel 18 zum Verschließen angeschraubt. Sowohl Hohlzy­ linder 6 als auch Deckel 8 bestehen aus einem Material mit einem sehr niedrigen Temperaturausdehnungskoeffizi­ enten. Hierzu eignet sich eine Legierung, die zumindest annähernd aus 64% Eisen und 36% Nickel besteht. Infolge der guten Konstanz der Geometrie des Resonator­ gehäuses 4 läßt sich auch eine gute Konstanz der Meßer­ gebnisse erreichen. Hierzu trägt bspw. noch eine in Fig. 2 angedeutete Regelung der Temperatur des Resonatorge­ häuses bei, dessen Temperatur durch einen Temperatur­ fühler 9 erfaßt wird. Der Temperaturfühler steuert mindestens einen Heiztransistor 11, z. B. vom Typ BUZ 80 der Fa. Siemens, dessen Verlustwärme das Resonatorge­ häuse vorzugsweise über Umgebungstemperatur erwärmt. Die Regelungseinrichtung selbst ist nicht in der Fig. 2 dargestellt, ist allerdings für einen Fachmann bekannt.

Der Innenraum 7 des Resonatorgehäuses 4 und auch vor­ zugsweise der Leitungsresonator 21, der hier ein offener Ring ist, ist mit einer dünnen Goldschicht 12 bedampft, 2 die eine die Meßwertkonstanz beeinträchtigende Korro­ sionsbildung zuverlässig verhindert undgleichzeitig, da diese elektrisch gut leitend ist, einen schädlichen Skin-Effekt verhindert. Zweckmäßigerweise wird das Resonatorgehäuse 4 auch von außen vergoldet, um auch Korrosion außen auszuschließen.

Zum mechanischen Abschluß des Innenraums 7 gegenüber dem Zigarettenstrang 1 und von diesem evtl. angeförderten Schmutzteilchen, also zwecks Verhinderung einer Ver­ schmutzung des Innenraums 7, die das Meßergebnis beein­ trächtigen würde, dient ein Schutzrohr 13, das vorteil­ haft aus einer Substanz der Polyaryletherketon (PAEK)- Gruppe, z. B. aus Polyetheretherketon (PEEK) besteht. An einem seiner Enden, an dem der Strang 1 in das Resona­ torgehäuse 4 einläuft, kann das Schutzrohr 13 trichter­ förmig aufgeweitet sein, was allerdings in Fig. 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist.

Das Resonatorgehäuse 4 erstreckt sich außerhalb des Innenraums 7 rohrförmig (14) auf beiden Seiten in Richtung des Strangs 1 nach außen, um den Austritt von Mikrowellen aus der Resonatorkammer zu verhindern. Es kann sich auch rohrförmig etwas nach innen erstrecken, was allerdings in Fig. 2 nicht dargestellt ist.

Zur Einkopplung der von einem Mikrowellengenerator erzeugten Mikrowellen dient eine durch einen Isolierring 16 vom Metallgehäuse 4 isolierte Einkoppelantenne 17. Zum Auskoppeln von Mikrowellen, die einer nicht darge­ stellten Auswertschaltung zugeführt werden sollen, dient eine durch eine Isolierung 16 gegenüber dem Deckel 8 isolierte Auskuppelantenne 18. Die genannten Antennen 17 und 18 können auch auf derselben Seite des Gehäuses angeordnet sein. Vorzugsweise sind diese in Umfangs­ richtung versetzt angeordnet. Eine geeignete Auswert­ schaltung ist der deutschen Patentanmeldung 197 34 978.1 zu entnehmen, deren Offenbarung in diese Anmeldung aufgenommen sein soll.

Durch die Erfindung ist es nun möglich, ein eng gebün­ deltes Feld mit erhöhter Energiedichte vorzusehen, das insbesondere zwischen den beiden Endflächen 20 bzw. Feldaustrittsflächen 20 des Leitungsresonators 21, der in diesem Ausführungsbeispiel als ein offener Ring dar­ gestellt ist, angeordnet ist. Hierdurch wird ein sehr kurzes bzw. kleines Meßfenster bewirkt, was die Emp­ findlichkeit der Messung, insbesondere auf Fremdmate­ rialien, deutlich erhöht.

Der Leitungsresonator 21 ist dicht an den Koppelantennen 17 und 18 angeordnet. Zur Befestigung des Leitungsreso­ nators sind nichtleitende Befestigungselemente vorgese­ hen, die das Gehäuse mit dem Leitungsresonator verbin­ den. Geht von dem offenen Ende der einkoppelnden Antenne 17 ein hochfrequentes elektromagnetisches Wechselfeld aus, so wird im Leitungsresonator 21 durch Influenz eine stehende Welle angeregt. Diese Welle nimmt Energie von der Einkoppelantenne 17 ab, wenn die Resonanzbedingung erfüllt ist, d. h. wenn die Wellenlänge λ der stehenden Welle mit der Länge L des Resonators harmoniert. Dies ist der Fall, wenn gilt: L = n × λ/2, wobei n eine ganze Zahl ist. Die stehende Welle im Leitungsresonator erregt ihrerseits durch Influenz eine elektromagnetische Welle in der auskoppelnden Antenne 18, die die Energie aus dem Resonator ableitet. Vorstehend wurde eine kapazitive Kopplung beschrieben. Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, eine induktive Kopplung vorzu­ sehen.

An den offenen Enden 20 des Leitungsresonators 21 befindet sich ein Spannungsbauch der stehenden Welle. Dabei ist die Polarität der Innenflächen gleich, wenn n eine gerade Zahl ist, und entgegengesetzt, wenn n eine ungerade Zahl ist. In letzterem Fall entsteht zwischen den Endflächen ein konzentriertes elektrisches Feld, das sich durch die Durchtrittsbohrung für den Zigaretten­ strang erstreckt. Dies führt zu einem besonders großen Einfluß der dielektrischen Eigenschaften des Meßgutes auf das Verhalten des Resonators und damit zu einer effektiven Fremdkörpererkennung.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung dargestellt, wobei im Unterschied zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel gem. Fig. 1 und 2 ein Hohlquader 22 als Resonatorgehäuse 4 fungiert und ferner ein Leitungsresonator 21, der ein Metallstreifen ist. Fig. 3 ist eine Schnittdarstellung an der Schnitt­ linie D-D aus Fig. 4, wobei dieser Schnitt in Pfeil­ richtung betrachtet wird. Fig. 4 ist eine seitliche Ansicht einer Schnittdarstellung entlang der Schnittli­ nie C-C aus Fig. 3. Die weiteren Merkmale, wie das Schutzrohr 13, die Goldschicht 12, der Zigarettenstrang 1 usw. sind in diesen Figuren nicht dargestellt, um die dargestellten Elemente deutlicher zu machen.

Das Feld, das von dem Leitungsresonator 21 bzw. aus der Endfläche 20 bzw. Feldaustrittsfläche 20 austritt, hat als Gegenelektrode die gegenüberliegende Gehäusewand, die dort als Masseelektrode fungiert.

Die voraufgeführten erfindungsgemäßen Ausführungsbei­ spiele sind besonders gut geeignet, um ein Verfahren zum Prüfen eines Produktionsmaterials gem. der deutschen Patentanmeldung 101 00 664.0 auszuführen. Der Inhalt dieser Patentanmeldung soll durch Inbezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen sein. Entsprechendes gilt für den Inhalt der DE 198 54 550 A1 und den Inhalt der Deutschen Patentanmeldung 197 34 978.1.

Das Verfahren zum Prüfen eines Produktionsmaterials gem. der 101 00 664.0 dient insbesondere dazu, die großen Mengen von Tabak, die in der tabakverarbeitenden Indu­ strie automatisch verarbeitet werden, zu untersuchen und zwar insbesondere auf Fremdmaterialien, die in den Zigaretten vorhanden sein können, wobei diese Fremdma­ terialien Auswirkungen auf die Produkteigenschaften wie Aussehen, Geschmack und Abrauchwerte haben können. Hierzu wird ein Mikrowellenfeld erzeugt, die Material­ menge wird in den Wirkbereich des Mikrowellenfeldes eingebracht und die Beeinflussung des Mikrowellenfeldes wird analysiert, wobei die Ist-Werte einer ersten und einer zweiten charakteristischen Größe des Mikrowellen­ feldes gleichzeitig gemessen werden, wobei ein zuläs­ siger Wertebereich für diese Ist-Werte vorgegeben wird, und wobei geprüft wird, ob die Ist-Werte in dem zuläs­ sigen Wertebereich liegen. Es wird dann ein Signal erzeugt, wenn die Ist-Werte nicht in dem zulässigen Wertebereich liegen.

Der zulässige Wertebereich umfaßt bei diesem Verfahren vorzugsweise solche Werte der beiden Größen, die bei Beeinflussung des Mikrowellenfeldes durch eine Materi­ almenge, wie insbesondere einen Zigarettenstrang auf­ treten, die ausschließlich das Produktionsmaterial enthält. Der Materialstrom wird hierbei vorzugsweise vor oder nach dem Durchtritt durch den Wirkbereich des Mikrowellenfeldes in Abschnitte unterteilt und solche Abschnitte, bei deren Durchtritt das Signal erzeugt wird, werden nachfolgend aus dem Materialstrom ausge­ sondert. Der zulässige Wertebereich kann dadurch ermit­ telt werden, daß eine Referenzmenge des Produktionsma­ terials, das keine Fremdmaterialien enthält, durch den Wirkbereich des Mikrowellenfeldes geführt wird und die Ist-Werte, die während des Durchtritts der Referenzmenge gemessen werden, den zulässigen Wertebereich bilden. Dabei kann die Referenzmenge vorteilhafterweise mit einem Hüllenmaterial umhüllt sein.

Dieses Verfahren kann vorzugsweise mit einem weiteren Verfahren, in dem parallel und unabhängig hierzu aus den Ist-Werten derselben charakteristischen Größen des Mikrowellenfeldes wenigstens eine Eigenschaft des Produktionsmaterials bestimmt werden kann durchgeführt werden. Diese Eigenschaft kann insbesondere die Dichte, die Masse und/oder die Feuchte von als Produktionsmate­ rial verwendetem Tabak sein.

Als Fremdmaterialien kommen insbesondere Metalle und Kunststoffe in Betracht, die physikalisch eine ganz andere Veränderung des Mikrowellenfeldes hervorrufen, als das Wasser enthaltende Tabakmaterial. Die hohe Leitfähigkeit der Metalle führt bspw. dazu, daß die Mikrowellen stark reflektiert oder gestreut werden. Kunststoffe weisen zu Tabak deutlich unterschiedliche Dielektrizitätszahlen und Verlustfaktoren auf, so daß diese auch einfach detektiert werden können.

Bei dem Verfahren werden vorzugsweise unterschiedliche Frequenzen dem Resonator zugeführt, wobei die Transmis­ sionsleistung bei diesen Frequenzen ermittelt wird und aus diesen Daten nach einem mathematischen Verfahren die beiden Größen oder mehrere charakteristische Größen bestimmt werden. Hierzu werden vorzugsweise Resonanz­ kurven verwendet und entsprechende Wertepaare ermittelt, die aufgrund der geringfügigen Verstimmung um eine Mittenfrequenz gemessen werden. Für die näheren Einzel­ heiten wird auf die Deutsche Patentanmeldung 101 00 664.0 verwiesen.

Die in dem Ausführungsbeispiel gem. den Fig. 3 und 4 verwendeten Materialien und Beschichtungen können die­ jenigen sein, die bei dem Ausführungsbeispiel gem. der Fig. 1 und 2 Verwendung finden.

Bezugszeichenliste

1

Zigarettenstrang

2

Umhüllung

3

Füller

4

Resonatorgehäuse

5

Bewegungsrichtung

6

Hohlzylinder

7

Innenraum (Hohlraum)

8

Deckel

9

Temperaturfühler

10

Durchtrittsbohrung

11

Heiztransistor

12

Goldschicht

13

Schutzrohr

14

rohrförmiger Fortsatz des Resonatorgehäuses

16

Isolierung

17

Einkoppelantenne

18

Auskoppelantenne

19

Pfosten

20

Endfläche/Feldausrittsfläche

21

Leitungsresonator

22

Hohlquader

Claims (14)

1. Resonatoreinrichtung, insbesondere Mikrowellenreso­ natoreinrichtung, insbesondere für die Prüfung einer Materialmenge, insbesondere eines Materialstromes (3) der tabakverarbeitenden Industrie auf Vorhandensein wenigstens eines Fremdmaterials und/oder für die Erfas­ sung der Masse, Dichte und/oder der Feuchte der Materi­ almenge (3), mit einem Resonatorgehäuse (4), das eine Durchtrittsöffnung (10) für die Materialmenge (3) aufweist, wobei die Materialmenge wenigstens teilweise in einen Prüfbereich, der insbesondere in der Resona­ toreinrichtung angeordnet ist, überführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein die Energiedichte von elektromagnetischen Wellen erhöhendes Element (21) vorgesehen ist, wobei die Energiedichte in wenigstens einem Teil des Prüfbereichs erhöhbar ist.

2. Resonatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Element (21) einen Leitungsreso­ nator (21) mit wenigstens einer als Elektrode fungie­ renden Endfläche (20) umfaßt.

3. Resonatoreinrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einkoppelantenne (17) und eine Auskoppelantenne (18) vorgesehen ist.

4. Resonatoreinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (21) in einem Hohlraum (7) der Resonatorein­ richtung beabstandet zu den den Hohlraum (7) begrenzen­ den Wänden angeordnet ist.

5. Resonatoreinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Endfläche (20) in der Nähe des Prüfbe­ reichs (3) angeordnet ist.

6. Resonatoreinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Endfläche (20) kleiner als eine Querschnittsfläche des Prüfbereichs ist, wobei die Querschnittsfläche im wesentlichen parallel zur Endfläche ist.

7. Resonatoreinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsresonator (21) ein Metallstreifen ist, der in Richtung des Prüfbereichs (3) eine Endfläche (20) aufweist.

8. Resonatoreinrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß wenigstens eine Innenwand des Resonatorgehäuses als Elektrode, insbesondere als Gegenelek­ trode zur Endfläche (20), dient.

9. Resonatoreinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Endflächen (20) vorgesehen sind, die auf den Prüfbereich ausgerichtet sind.

10. Resonatoreinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Endflächen (20) gegenüber­ liegend angeordnet sind, so daß die Materialmenge (3) durch den Raum zwischen den Endflächen (20) bewegbar ist.

11. Resonatoreinrichtung nach Anspruch 9 und/oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsresonator (21) ein offener Ring ist.

12. Resonatoreinrichtung nach nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Endflächen (20) im wesentlichen parallel zuein­ ander sind.

13. Resonatoreinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Element (21) wenigstens teilweise aus einem Material mit einem niedrigen Ausdehnungskoeffizi­ enten besteht.

14. Resonatoreinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Element mit einem korrosionsbeständigen Material (12), insbesondere Metall, beschichtet ist und/oder wenigstens teilweise aus einem solchen besteht.